Sauerstoffversorgung der Darmschleimhaut in der moderaten Sepsis : Einfluss von Sympathikus- und Vasopressin-System auf die durch Hyperkapnie induzierte Verbesserung der Oxygenierung

Abstract

Die mikrozirkulatorische Sauerstoffversorgung (µHBO2) der gastrointestinalen Mukosa spielt eine essentielle Rolle in der Entwicklung und im Verlauf einer Sepsis. Eine moderate Hyperkapnie verbessert die mikrozirkulatorische Oxygenierung der Mukosa des Magen-Darm-Traktes. Eine Blockade des Vasopressin V1A-Rezeptors sowie eine Blockade des Sympathikussystems mittels Periduralanästhesie vermindern diesen positiven Effekt bei gesunden Tieren.Ziel dieser Studie ist es daher herauszufinden, ob und in wie weit das Vasopressin- und das Sympathikussystem auch im septischen Rattenmodell Einfluss auf die durch Hyperkapnie verbesserte Oxygenierung der Darmschleimhaut haben.Hierzu wurden 2 Versuchsreihen zu je 80 Versuchstieren durchgeführt. Die erste Versuchsreihe untersuchte die Wirkung einer V1A-Rezeptor -Blockade mittels des selektiven V1A- Rezeptor Blocker SR 49059. In der zweiten Versuchsreihe wurde das Sympathikussystem mittels Hexamethonium-Infusion blockiert.Als Versuchstiere wurden männliche Wistar-Ratten gleicher Gewichtsklasse verwendet. Die Tiere wurden randomisiert in 8 Gruppen (n=10) pro Reihe unterteilt. Je 40 Tiere wurden einer Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) Operation oder einer Sham-Operation mit einem 14G-Stent unterzogen. 24 Stunden nach Sepsisinduktion wurden die Tiere narkotisiert und für 120 Minuten beatmet. Die Tiere wurden entweder normokapnisch beatmet oder in eine moderate Hyperkapnie geführt (pCO2 von 65-75 mm Hg).Über die gesamte Versuchszeit wurden sowohl systemische als auch mikrozirkuläre Parameter erfasst. Besonderes Augenmerk lag hierbei bei der mikrozirkulatorischen Oxygenierung (µHBO2). Bei den Kontrolltieren blieb in allen Gruppen die regionale Oxygenierung konstant, unabhängig davon, ob sie mit Vehikel oder mit Wirkstoff infundiert wurden.Bei den septischen Tieren beider Gruppen fiel unter normokapnischer Beatmung die µHBO2 signifikant ab. Unter Hyperkapnie konnte in der ersten Versuchsreihe eine Stabilisierung der µHBO2 erreicht werden. Diese Stabilisierung wurde unter Vasopressinblockade aufgehoben (-9,2 ± 9,8 %, p<0,05 bei 120 Minuten).In der zweiten Versuchsreihe verbesserte eine Hyperkapnie die µHBO2 signifikant (+6,5 ± 8 %, p < 0,05 bei 90 Minuten und +7,8 ± 7,5 %, p < 0,05 bei 120 Minuten). Eine Hexamethonium-Infusion hemmte die Verbesserung der Mikrozirkulation durch Hyperkapnie nicht.Zusammenfassend führt eine Hyperkapnie zu einer verbesserten regionalen Sauerstoffversorgung der Darmschleimhaut. Das endogene Vasopressin-System scheint diesen Effekt auch unter septischen Bedingungen zu vermitteln und dies unabhängig vom Sympathikus. Microcirculatory oxygenation (µHBO2) plays an important role in development and outcome of sepsis. Hypercapnia improves microcirculatory oxygen supply of the gut mucosa. A blockade of vasopressin V1A receptors as well as a blockade of the sympathetic nervous system abolish this effect in healthy animals.Aim of this study was to investigate the effects and mechanisms of the sympathetic nervous and vasopressin system during sepsis under hypercapnic conditions on the colonic mucosa.Therefore 2 study branches with 80 animals each were conducted. Within the first branch the effect of vasopressin blockade was investigated, using the V1A receptor antagonist SR 4905. Animals of the second branch received the ganglion blocker hexamethonium to block the sympathetic nervous system.All experiments were performed on male Wistar rats of same weight. Animals were randomly related into 8 groups (n=10) per branch. 40 animals each underwent CASP-surgery, using a 14-G stent, the other 40 served as control. 24 hours after sepsis induction animals were re-anesthetized and ventilated for 120 minutes, volume- controlled and pressure-limited.The animals either received normocapnic ventilation or were driven to hypercapnic conditions of pCO2 levels with 65-75 mm Hg.Systemic as well as microvascular parameters where taken in which µHBO2 received main attention. µHBO2 maintained in all animals of the control groups, independent of their ventilation targets.In septic animals µHBO2 declined under normocapnic condition independent of their infusion. In the first branch microcirculatory oxygenation remained constant under hypercapnic conditions. In the second branch µHBO2 improved under hypercapnia (+6.5 ± 8 %, p<0.5, 90 minutes and +7.8 ± 7.5 %, p<0.05, 120 minutes). Vasopressin blockade abolished the stabilization of µHBO2 under hypercapnia. Hexamethonium-infusion revealed no difference in µHBO2 outcome. In summary, the first branch of this study revealed that the vasopressin system is involved in mediating the positive effect of hypercapnia on the microcirculatory oxygenation of the intestinal mucosa. A blockade of vasopressin receptors abolishes the stabilization of µHBO2 during sepsis.A blockade of the sympathetic nervous system with the ganglion blocker hexamethonium had no influence on the improvement of µHBO2 during sepsis. The sympathetic nervous system seems not to participate in the positive effect of hypercapnia during septic conditions. Vasopressin however mediates the stabilization of regional oxygenation of the septic colon during hypercapnia.